ITUD20100159A1 - DEVICE FOR DETECTION OF LIQUID METAL LEVEL IN A CASTING EQUIPMENT AND ITS PROCEDURE - Google Patents

DEVICE FOR DETECTION OF LIQUID METAL LEVEL IN A CASTING EQUIPMENT AND ITS PROCEDURE Download PDF

Info

Publication number
ITUD20100159A1
ITUD20100159A1 IT000159A ITUD20100159A ITUD20100159A1 IT UD20100159 A1 ITUD20100159 A1 IT UD20100159A1 IT 000159 A IT000159 A IT 000159A IT UD20100159 A ITUD20100159 A IT UD20100159A IT UD20100159 A1 ITUD20100159 A1 IT UD20100159A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
crystallizer
magnetic field
liquid metal
winding
level
Prior art date
Application number
IT000159A
Other languages
Italian (it)
Inventor
Lorenzo Ciani
Original Assignee
Danieli Automation Spa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Danieli Automation Spa filed Critical Danieli Automation Spa
Priority to ITUD2010A000159A priority Critical patent/IT1401387B1/en
Priority to US13/814,916 priority patent/US9404786B2/en
Priority to EP11773821.1A priority patent/EP2603336B1/en
Priority to PCT/IB2011/001828 priority patent/WO2012020298A2/en
Publication of ITUD20100159A1 publication Critical patent/ITUD20100159A1/en
Application granted granted Critical
Publication of IT1401387B1 publication Critical patent/IT1401387B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/26Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/041Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for vertical casting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/18Controlling or regulating processes or operations for pouring
    • B22D11/181Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level
    • B22D11/186Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level by using electric, magnetic, sonic or ultrasonic means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/20Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock
    • B22D11/201Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock responsive to molten metal level or slag level
    • B22D11/205Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock responsive to molten metal level or slag level by using electric, magnetic, sonic or ultrasonic means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D2/00Arrangement of indicating or measuring devices, e.g. for temperature or viscosity of the fused mass
    • B22D2/003Arrangement of indicating or measuring devices, e.g. for temperature or viscosity of the fused mass for the level of the molten metal
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/26Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
    • G01F23/261Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields for discrete levels

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

"DISPOSITIVO PER LA RILEVAZIONE DEL LIVELLO DI METALLO LIQUIDO IN UNA ATTREZZATURA DI COLATA E RELATIVO PROCEDIMENTO" "DEVICE FOR DETECTION OF THE LIQUID METAL LEVEL IN A CASTING EQUIPMENT AND RELATED PROCEDURE"

CAMPO DI APPLICAZIONE FIELD OF APPLICATION

Il presente trovato si riferisce ad un dispositivo per la rilevazione del livello di metallo liquido in una attrezzatura di colata ed al relativo procedimento. The present invention relates to a device for detecting the level of liquid metal in a casting equipment and to the related process.

In particolare, il trovato si riferisce ad un dispositivo idoneo a rilevare ed a permettere la determinazione del livello di metallo liquido presente all'interno di un cristallizzatore per colata continua, particolarmente anche se non esclusivamente per la colata continua di prodotti colati come bilette, blumi, bramme, o simili. In particular, the invention relates to a device suitable for detecting and allowing the determination of the level of liquid metal present inside a crystallizer for continuous casting, particularly though not exclusively for the continuous casting of cast products such as bilettes, blooms. , slabs, or the like.

Il trovato si applica ad ogni tipo di cristallizzatore, del tipo a piastra o tubolare, in cui la colata avviene a getto libero, oppure sotto polvere od in altro modo protetto dall'ambiente circostante . The invention is applied to any type of crystallizer, of the plate or tubular type, in which the casting takes place in a free jet, or under powder or in other way protected from the surrounding environment.

STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE

Sono noti diversi dispositivi per la rilevazione del livello di metallo liquido in una attrezzatura di colata, che sfruttano diversi principi di lettura. Various devices are known for detecting the liquid metal level in a casting equipment, which exploit different reading principles.

Sono noti ad esempio, dispositivi ad isotopi radioattivi che comprendono un emettitore che emette radiazioni in direzione del cristallizzatore contenente l'acciaio liquido, ed un ricevitore posizionato di fronte all'emettitore sul lato opposto del cristallizzatore, che riceve tali radiazioni. In relazione all'intensità di radiazioni ricevute à ̈ possibile determinare il livello di metallo liquido presente nel cristallizzatore, interposto tra emettitore e ricevitore . For example, radioactive isotope devices are known which comprise an emitter that emits radiations in the direction of the crystallizer containing the liquid steel, and a receiver positioned in front of the emitter on the opposite side of the crystallizer, which receives such radiations. In relation to the intensity of radiation received, it is possible to determine the level of liquid metal present in the crystallizer, interposed between the emitter and the receiver.

Questi dispositivi hanno però l'inconveniente di non distinguere l'effettivo livello del menisco del metallo liquido rispetto ad un sovrastante strato di polveri di copertura che normalmente viene disposto a protezione del bagno metallico e per lubrificazione . However, these devices have the drawback of not distinguishing the actual level of the liquid metal meniscus from an overlying layer of covering powders which is normally arranged to protect the metal bath and for lubrication.

Sono pure noti dispositivi di tipo termico che rilevano l'andamento del profilo di temperatura del cristallizzatore dovuto alla presenza dell'acciaio liquido ma che presentano l'inconveniente di essere soggetti ad errori dovuti a perturbazioni del flusso termico tra l'acciaio liquido ed il cristallizzatore dovuti generalmente ad instabilità di funzione di lubrificazione realizzata con la polvere di protezione. Thermal type devices are also known which detect the trend of the temperature profile of the crystallizer due to the presence of liquid steel but which have the drawback of being subject to errors due to perturbations of the thermal flow between the liquid steel and the crystallizer. generally due to instability of the lubrication function achieved with the protective powder.

Fra i dispositivi di rilevazione del livello di metallo liquido di tipo elettromagnetici, à ̈ noto un dispositivo applicabile in cristallizzatori sia di tipo a piastre, sia tubolare che sfrutta il campo magnetico variabile generato da una bobina di eccitazione localizzata in prossimità di un punto del perimetro della estremità superiore del cristallizzatore, per indurre nell'acciaio liquido presente nella lingottiera delle correnti indotte. Among the electromagnetic type liquid metal level detection devices, a device applicable in both plate and tubular crystallizers is known which exploits the variable magnetic field generated by an excitation coil located near a point of the perimeter of the upper end of the crystallizer, to induce induced currents in the liquid steel present in the mold.

Infatti, investendo l'acciaio liquido con un campo magnetico variabile, Ã ̈ noto che in esso si generano correnti indotte. In fact, by investing liquid steel with a variable magnetic field, it is known that induced currents are generated in it.

Le correnti indotte nell'acciaio liquido, a loro volta, generano un campo magnetico indotto di reazione che viene rilevato da opportune bobine di ricezione del dispositivo, localizzate a fianco della bobina di eccitazione. The currents induced in the liquid steel, in turn, generate a reaction induced magnetic field which is detected by suitable receiving coils of the device, located next to the excitation coil.

Il campo magnetico di reazione viene amplificato e processato da una unità di controllo per determinare, in funzione della sua intensità, il livello di metallo liquido nel cristallizzatore. In particolare, il dispositivo viene disposto superiormente al cristallizzatore e direttamente in prossimità della sua parete, di modo che una sua superficie sensibile di emissione/ricezione, in corrispondenza della quale sono disposte le bobine di eccitazione e di ricezione, sia sostanzialmente complanare con la parete del cristallizzatore. The reaction magnetic field is amplified and processed by a control unit to determine, according to its intensity, the level of liquid metal in the crystallizer. In particular, the device is arranged above the crystallizer and directly in proximity to its wall, so that one of its sensitive emitting / receiving surfaces, in correspondence with which the excitation and receiving coils are arranged, is substantially coplanar with the wall. of the crystallizer.

Nello specifico il dispositivo ha una forma piuttosto compatta, la sua superficie sensibile à ̈ conformata sostanzialmente con la stessa forma della parete del cristallizzatore e copre solo un determinato settore ristretto di quest'ultimo. Specifically, the device has a rather compact shape, its sensitive surface is substantially shaped with the same shape as the wall of the crystallizer and covers only a certain restricted sector of the latter.

Infatti, un inconveniente riscontrato in questi dispositivi noti à ̈ che, soprattutto nel caso di prodotti colati di grosse dimensioni, la rilevazione del livello di metallo liquido à ̈ concentrata ad una zona limitata di rilevazione, dettata dalle dimensioni del dispositivo e dall'intensità delle correnti di eccitazione delle bobine di eccitazione, che comunque à ̈ limitata da parametri tecnici. In fact, a drawback found in these known devices is that, especially in the case of large-sized cast products, the detection of the liquid metal level is concentrated in a limited detection area, dictated by the size of the device and the intensity of the excitation currents of the excitation coils, which in any case is limited by technical parameters.

Inoltre, nel caso in cui fosse necessario rilevare il livello di metallo fuso in lingottiere di grosse dimensioni à ̈ necessario predisporre più dispositivi equidistanziati fra loro lungo la periferia della lingottiera, ciò comportando una notevole complessità di applicazione nonché di elaborazione dei segnali rilevati. Furthermore, if it is necessary to detect the level of molten metal in large ingot molds, it is necessary to arrange several equidistant devices along the periphery of the mold, which entails a considerable complexity of application as well as processing of the detected signals.

Il campo magnetico generato dalle bobine di eccitazione dei dispositivi noti, Ã ̈ soggetto ad effetti di deviazione delle linee di campo dovuti sostanzialmente alle pareti del cristallizzatore che comunemente sono in rame. The magnetic field generated by the excitation coils of known devices is subject to deviation effects of the field lines substantially due to the walls of the crystallizer which are commonly made of copper.

Gli effetti di deviazione sono ancor più accentuati in prossimità dei bordi laterali della superficie sensibile che risulta praticamente a contatto o comunque complanare alle pareti del cristallizzatore . The deviation effects are even more accentuated near the lateral edges of the sensitive surface which is practically in contact or in any case coplanar with the walls of the crystallizer.

Uno scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare un dispositivo che permetta di rilevare con precisione il livello medio del menisco del metallo liquido anche per prodotti colati di grosse dimensioni . An object of the present invention is to provide a device which allows to accurately detect the average level of the meniscus of the liquid metal even for large-sized cast products.

Un ulteriore scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare un dispositivo per la rilevazione del livello di metallo liquido in una attrezzatura di colata, che permetta di rilevare con precisione il livello effettivo di metallo liquido limitando o comunque controllando gli effetti di disturbo dovuti alle pareti in rame del cristallizzatore o ad altre cause. A further object of the present invention is to provide a device for detecting the level of liquid metal in a casting equipment, which allows to accurately detect the actual level of liquid metal, limiting or in any case controlling the disturbance effects due to the walls. in copper of the crystallizer or other causes.

È anche scopo del presente trovato quello di realizzare un dispositivo di rilevazione che sia affidabile, economico e di semplice realizzazione ed installazione sul corpo lingottiera. It is also an object of the present invention to provide a detection device which is reliable, economical and simple to manufacture and install on the mold body.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato. In order to obviate the drawbacks of the known art and to obtain these and further objects and advantages, the Applicant has studied, tested and implemented the present invention.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO EXPOSURE OF THE FOUND

II presente trovato à ̈ espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. The present invention is expressed and characterized in the independent claims.

Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell'idea di soluzione principale. The dependent claims disclose other characteristics of the present invention or variants of the main solution idea.

In accordo con i suddetti scopi, un dispositivo per la rilevazione del livello di metallo liquido viene applicato in una attrezzatura di colata che comprende almeno un cristallizzatore inserito in un corpo lingottiera, fissato a sua volta su un banco oscillante. In accordance with the aforementioned purposes, a device for detecting the liquid metal level is applied to a casting equipment which comprises at least one crystallizer inserted in an ingot mold body, which is in turn fixed on an oscillating bench.

Secondo un aspetto caratteristico del presente trovato, il dispositivo comprende una struttura scatolare che viene fissata all'estremità superiore del cristallizzatore , che si estende perifericamente a quest'ultimo, almeno per una parte della sua estensione perimetrale, e definisce una cavità interna nella quale, per almeno una parte sostanziale della sua estensione perimetrale, viene disposto almeno un mezzo di generazione e di rilevazione di campo magnetico variabile, in cui almeno il mezzo di rilevazione di campo magnetico à ̈ sporgente verso l'interno del cristallizzatore per essere direttamente affacciato alla superficie del metallo liquido. Il mezzo di generazione e di rilevazione à ̈ predisposto per generare un campo magnetico variabile, vantaggiosamente alternato, con frequenza voluta, che si diffonde almeno parzialmente nel metallo liquido per generare in esso correnti indotte, e per rilevare un segnale di un campo magnetico di reazione che viene generato dalle suddette correnti indotte. According to a characteristic aspect of the present invention, the device comprises a box-like structure which is fixed to the upper end of the crystallizer, which extends peripherally to the latter, at least for a part of its perimeter extension, and defines an internal cavity in which, for at least a substantial part of its perimeter extension, at least one variable magnetic field generation and detection means is arranged, in which at least the magnetic field detection means protrudes towards the inside of the crystallizer to be directly facing the surface liquid metal. The generation and detection means is designed to generate a variable magnetic field, advantageously alternating, with desired frequency, which spreads at least partially in the liquid metal to generate induced currents therein, and to detect a signal of a reaction magnetic field. which is generated by the aforementioned induced currents.

Il segnale generato dal campo magnetico di reazione viene quindi reso disponibile ad una unità di comando e controllo che à ̈ predisposta per elaborare detto segnale e determinare il livello di metallo liquido presente nel cristallizzatore. The signal generated by the reaction magnetic field is then made available to a command and control unit which is designed to process said signal and determine the level of liquid metal present in the crystallizer.

Data la particolare disposizione affacciata e sporgente verso l'interno del mezzo di generazione e rilevazione del campo magnetico, si riesce a concentrare maggiormente le linee di campo verso l'interno del cristallizzatore, e quindi ad interessare una zona molto ampia del menisco del metallo liquido di cui si deve effettuare la rilevazione del livello. Given the particular arrangement facing and protruding towards the inside of the means for generating and detecting the magnetic field, it is possible to concentrate more the field lines towards the inside of the crystallizer, and therefore to affect a very large area of the meniscus of the liquid metal the level of which must be measured.

Secondo una variante la struttura scatolare occupa l'intera estensione perimetrale dell'estremità superiore del cristallizzatore e la cavità definita da essa à ̈ chiusa e tubolare, ovvero, toroidale con sezione preferibilmente ma non esclusivamente rettangolare o quadrata. According to a variant, the box-like structure occupies the entire perimeter extension of the upper end of the crystallizer and the cavity defined by it is closed and tubular, that is, toroidal with a preferably but not exclusively rectangular or square section.

È una variante del presente trovato, prevedere che il mezzo di generazione e di rilevazione di campo magnetico comprenda un unico avvolgimento di eccitazione/ricezione, le cui spire si avvolgono all'interno della cavità tubolare, circondano il cristallizzatore, e sono almeno parzialmente sporgenti verso l'interno dello stesso. It is a variant of the present invention to provide that the magnetic field generation and detection means comprises a single excitation / reception winding, the turns of which wind inside the tubular cavity, surround the crystallizer, and are at least partially protruding towards the inside of the same.

In questo modo, alimentato con corrente elettrica vantaggiosamente alternata di opportuna frequenza, l'avvolgimento di eccitazione/ricezione genera un campo magnetico variabile che interessa diffusamente il metallo liquido contenuto nel cristallizzatore. Inoltre, lo stesso avvolgimento di eccitazione/ricezione permette di rilevare il segnale prodotto dal campo magnetico di reazione generato dalle correnti indotte nel metallo liquido, nell'intera zona perimetrale, per ottenere quindi un segnale molto preciso correlato al livello medio del metallo liquido presente nel cristallizzatore. In this way, when fed with advantageously alternating electric current of a suitable frequency, the excitation / reception winding generates a variable magnetic field which widely affects the liquid metal contained in the crystallizer. Furthermore, the same excitation / reception winding allows to detect the signal produced by the reaction magnetic field generated by the currents induced in the liquid metal, in the entire perimeter area, to obtain a very precise signal correlated to the average level of the liquid metal present in the crystallizer.

Risulta vantaggioso prevedere che, durante la fase di rilevazione del livello di metallo liquido nel cristallizzatore, venga effettuata una misura della variazione di impedenza dell'avvolgimento di eccitazione/rilevazione. It is advantageous to provide that, during the phase of detecting the liquid metal level in the crystallizer, a measurement of the impedance variation of the excitation / detection winding is carried out.

In un'altra variante realizzativa, il mezzo di generazione di campo magnetico comprende un avvolgimento di eccitazione ed un avvolgimento di ricezione entrambi i quali si estendono, almeno parzialmente, all'interno della suddetta cavità tubolare, circondando il cristallizzatore. In another embodiment variant, the magnetic field generation means comprises an excitation winding and a receiving winding both of which extend, at least partially, inside the aforementioned tubular cavity, surrounding the crystallizer.

In questo caso, risulta vantaggioso prevedere che almeno l'avvolgimento di rilevazione sia posto sporgente verso l'interno del cristallizzatore affinché riceva il campo magnetico di reazione dovuto alle correnti indotte nel metallo liquido. In una forma di realizzazione, la struttura scatolare comprende un profilato con sezione sostanzialmente ad L, disposto all'estremità superiore del cristallizzatore ed esteso all'intero perimetro, una flangia anulare di chiusura, che viene disposta superiormente al profilato ad L ed un coperchio di protezione disposto fra il profilato ad L e la flangia di chiusura, per definire con esse la suddetta cavità tubolare. In this case, it is advantageous to provide that at least the sensing winding is placed protruding towards the inside of the crystallizer so that it receives the reaction magnetic field due to the currents induced in the liquid metal. In one embodiment, the box-like structure comprises a profile with a substantially L-shaped section, arranged at the upper end of the crystallizer and extending to the entire perimeter, an annular closing flange, which is arranged above the L-shaped profile and a cover of protection arranged between the L-shaped profile and the closing flange, to define with them the aforementioned tubular cavity.

Il coperchio di protezione, quando in opera, risulta essere vantaggiosamente sporgente verso l'interno del cristallizzatore ed in prossimità di esso viene posto almeno il mezzo di generazione e ricezione di campo magnetico. The protective cover, when in place, is advantageously protruding towards the inside of the crystallizer and at least the means for generating and receiving the magnetic field is placed near it.

In una variante di realizzazione vantaggiosa, il coperchio di protezione à ̈ provvisto di intagli realizzati trasversalmente alla direzione perimetrale, e predisposti per evitare la formazione e circolazione, nel coperchio medesimo, di correnti parassite di disturbo. In a variant of advantageous embodiment, the protective cover is provided with notches made transversely to the perimeter direction, and arranged to avoid the formation and circulation, in the cover itself, of disturbing eddy currents.

Un'ulteriore variante del presente trovato, prevede che il profilato ad L e la flangia di chiusura siano realizzate in rame al fine di esercitare sul campo magnetico generato dai mezzi di generazione un effetto di concentrazione verso il metallo liquido. A further variant of the present invention provides that the L-shaped profile and the closing flange are made of copper in order to exert a concentration effect towards the liquid metal on the magnetic field generated by the generation means.

Inoltre, sempre a tale scopo, e secondo un'ulteriore variante vantaggiosa, il coperchio di protezione à ̈ realizzato con una lamiera preformata di acciaio, preferibilmente austenitico, e di spessore molto sottile per minimizzarne l'effetto schermante sui campi magnetici di eccitazione e di reazione utilizzati per la rilevazione del livello. Risulta vantaggioso prevedere, inoltre, che il dispositivo comprenda un sensore di rilevamento del movimento del banco oscillante, per determinare la sua frequenza e fase di oscillazione. Ciò à ̈ utile durante la fase di elaborazione mediante l'unità di comando e controllo per effettuare un'ulteriore azione di validazione della misura del livello del metallo liquido presente nel cristallizzatore. Furthermore, again for this purpose, and according to a further advantageous variant, the protective cover is made of a pre-formed sheet of steel, preferably austenitic, and of very thin thickness to minimize the shielding effect on the magnetic fields of excitation and reaction used for level detection. It is also advantageous to provide that the device comprises a sensor for detecting the movement of the oscillating bench, to determine its frequency and phase of oscillation. This is useful during the processing phase by means of the command and control unit to carry out a further validation action of the measurement of the liquid metal level present in the crystallizer.

Il presente trovato di riferisce anche ad un relativo procedimento di rilevazione del livello di metallo liquido in una attrezzatura di colata. The present invention also refers to a relative method for detecting the level of liquid metal in a casting equipment.

In particolare, il procedimento comprende una fase di generazione di un campo magnetico variabile avente linee di campo che si propagano almeno parzialmente nel metallo fuso per generare in esso correnti indotte, ed una fase di rilevazione di un segnale elettrico variabile generato dal campo magnetico di reazione dovuto alle correnti indotte. In particular, the process comprises a step of generating a variable magnetic field having field lines that propagate at least partially in the molten metal to generate induced currents therein, and a step of detecting a variable electric signal generated by the reaction magnetic field. due to induced currents.

Il campo magnetico variabile à ̈ generato mediante almeno un mezzo di generazione e di rilevazione di campo magnetico che à ̈ disposto in una struttura scatolare solidale all'estremità superiore del cristallizzatore e che si estende perifericamente ad esso per l'intera, o per una parte sostanziale della sua estensione perimetrale. The variable magnetic field is generated by at least one magnetic field generation and detection means which is arranged in a box-like structure integral with the upper end of the crystallizer and which extends peripherally to it for the whole or part of it. substantial of its perimeter extension.

La fase di rilevazione prevede la rilevazione di un segnale elettrico variabile, generato dal campo magnetico di reazione dovuto alle correnti indotte nel metallo liquido, per fornirlo ad una unità di comando e controllo che lo elabora al fine di determinare il livello di metallo liquido presente nel cristallizzatore, essendo l'ampiezza e la fase di detto segnale elettrico variabile in stretta relazione con il livello del metallo liquido. The detection phase involves the detection of a variable electrical signal, generated by the reaction magnetic field due to the currents induced in the liquid metal, to supply it to a command and control unit that processes it in order to determine the level of liquid metal present in the crystallizer, the amplitude and phase of said electrical signal being variable in close relation to the level of the liquid metal.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI ILLUSTRATION OF DRAWINGS

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forma preferenziale di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui: These and other characteristics of the present invention will become clear from the following description of a preferential embodiment, given by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings in which:

- la fig. 1 Ã ̈ una rappresentazione schematica in sezione di un dispositivo per la rilevazione del livello di metallo liquido applicato ad una attrezzatura di colata secondo il presente trovato; - la fig. 2 Ã ̈ una vista ingrandita di un particolare di fig. 1; - fig. 1 is a schematic sectional representation of a device for detecting the liquid metal level applied to a casting apparatus according to the present invention; - fig. 2 is an enlarged view of a detail of fig. 1;

- le figg. 3, 4 e 5 sono rappresentazioni di variante di fig. 2. - figs. 3, 4 and 5 are variant representations of fig. 2.

Per facilitare la comprensione, numeri di riferimento identici sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare elementi comuni identici nelle figure. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni . To facilitate understanding, identical reference numbers have been used wherever possible to identify identical common elements in the figures. It should be understood that elements and features of one embodiment can be conveniently incorporated into other embodiments without further specification.

DESCRIZIONE DI ALCUNE FORME PREFERENZIALI DI DESCRIPTION OF SOME PREFERENTIAL FORMS OF

REALIZZAZIONE REALIZATION

Con riferimento a fig. 1, un dispositivo per la rilevazione del livello di metallo liquido in una attrezzatura di colata à ̈ indicato nel suo complesso con il numero di riferimento 10, ed à ̈ applicato, nella fattispecie, ad una lingottiera 11 per tondi di grosse dimensioni, a solo titolo esemplificativo per diametri superiori a 400 mm. With reference to fig. 1, a device for detecting the level of liquid metal in a casting equipment is indicated as a whole with the reference number 10, and is applied, in this case, to an ingot mold 11 for large rounds, only as an example for diameters greater than 400 mm.

La lingottiera 11 comprende un convogliatore 13 ed un cristallizzatore 12, con pareti solitamente in rame ed opportunamente raffreddate ad acqua con modalità note, nel quale viene colato l'acciaio fuso "M" e si forma la prima pelle di solidificazione. La lingottiera 11 à ̈ montata su un banco oscillante (non visibile nella figura), il quale oscilla verticalmente per favorire il distacco dell'acciaio liquido dalle pareti del cristallizzatore 12 ed il suo regolare avanzamento. The mold 11 comprises a conveyor 13 and a crystallizer 12, with walls usually made of copper and suitably water-cooled with known methods, in which the molten steel "M" is poured and the first solidification skin is formed. The mold 11 is mounted on an oscillating bench (not visible in the figure), which oscillates vertically to facilitate the detachment of the liquid steel from the walls of the crystallizer 12 and its regular advancement.

Il dispositivo 10 à ̈ montato direttamente all'estremità superiore del cristallizzatore 12, e viene bloccato sulla lingottiera 11 mediante una flangia di fissaggio 16. The device 10 is mounted directly to the upper end of the crystallizer 12, and is locked onto the mold 11 by means of a fixing flange 16.

Il dispositivo 10 Ã ̈ provvisto di una struttura scatolare 19 che, rispetto al cristallizzatore 12, si estende perifericamente alle sue pareti, nel caso di specie, per l'intera sua estensione perimetrale e, almeno una sua parte interna, sporge verso l'interno del cristallizzatore 12. The device 10 is provided with a box-like structure 19 which, with respect to the crystallizer 12, extends peripherally to its walls, in this case, for its entire perimeter extension and, at least one of its internal parts, protrudes inwards. of the crystallizer 12.

La struttura scatolare 19 (fig. 2) comprende un profilato 20 perimentralmente chiuso, nel caso di specie anulare, con sezione sostanzialmente ad L, una flangia di chiusura 22 superiore, anch'essa sostanzialmente anulare, ed un coperchio di protezione 21 con sezione ad L e di forma anulare. The box-like structure 19 (fig. 2) comprises a profile 20 which is perimeter closed, in this case annular, with a substantially L-shaped section, an upper closing flange 22, also substantially annular, and a protective cover 21 with a cross-section L and annular in shape.

Sia il profilato chiuso 20, sia il coperchio di protezione 21, sia la flangia di chiusura 22 sono disposti e si estendono sull'estremità superiore del cristallizzatore 12, per l'intera sua estensione perimetrale. In particolare, il coperchio di protezione 21, e parte della flangia di chiusura 22 sono sporgenti verso l'interno della lingottiera 11. Both the closed section 20, both the protective cover 21 and the closing flange 22 are arranged and extend on the upper end of the crystallizer 12, for its entire perimeter extension. In particular, the protective cover 21, and part of the closing flange 22 protrude towards the inside of the mold 11.

È chiaro che, nel caso in cui il dispositivo 10 sia applicato su una lingottiera del tipo tubolare o a piastre, per la produzione di prodotti a sezione rettangolare, la struttura scatolare 19 anziché svilupparsi in modo anulare, si estenderebbe con forma sostanzialmente rettangolare per conformarsi all'andamento perimetrale delle pareti del cristallizzatore 12. It is clear that, in the case in which the device 10 is applied on a tubular or plate-type mold, for the production of products with a rectangular section, the box-like structure 19 instead of developing in an annular way, would extend with a substantially rectangular shape to conform to the perimeter of the walls of the crystallizer 12.

Nello specifico, il profilato chiuso 20 à ̈ disposto all'estremità superiore del cristallizzatore 12, la flangia di chiusura 22 à ̈ fissata sul lato verticale, della sezione ad L, del profilato chiuso 20 ed il coperchio di protezione 21 à ̈ rispettivamente disposto sul lato orizzontale del profilato chiuso 20 ed à ̈ incastrato superiormente all'interno della flangia di chiusura 22. A tale scopo, la flangia di chiusura 22 à ̈ provvista di una scanalatura circonferenziale 26 in cui viene inserito ed incastrato il lato verticale del coperchio di protezione 21. Specifically, the closed profile 20 is arranged at the upper end of the crystallizer 12, the closing flange 22 is fixed on the vertical side, of the L-section, of the closed profile 20 and the protection cover 21 is respectively arranged on the horizontal side of the closed section 20 and is fitted at the top inside the closing flange 22. For this purpose, the closing flange 22 is provided with a circumferential groove 26 in which the vertical side of the protective cover is inserted and locked. 21.

Il coperchio di protezione 21, in opera, Ã ̈ dunque aggettante direttamente verso l'interno del cristallizzatore 12, e protegge le parti del dispositivo 10 da eventuali schizzi di acciaio fuso o polveri che normalmente sono presenti in tale zona. The protective cover 21, when installed, is therefore directly projecting towards the inside of the crystallizer 12, and protects the parts of the device 10 from any splashes of molten steel or dust which are normally present in this area.

La struttura scatolare 19 definisce una cavità tubolare 25 di sezione rettangolare o quadrata all'interno della quale viene disposto, vantaggiosamente in prossimità del lato orizzontale del profilato chiuso 20, e nella zona aggettante verso l'interno del cristallizzatore 12, un avvolgimento 23 di eccitazione/ricezione le cui spire si avvolgono circonferenzialmente nella cavità tubolare 25 seguendo quindi il perimetro superiore del cristallizzatore 12. The box-like structure 19 defines a tubular cavity 25 with a rectangular or square section inside which an excitation winding 23 is arranged, advantageously near the horizontal side of the closed section 20, and in the area projecting towards the inside of the crystallizer 12. / receiving the coils of which are wound circumferentially in the tubular cavity 25 thus following the upper perimeter of the crystallizer 12.

L'avvolgimento 23 (fig. 1) à ̈ predisposto per generare un campo magnetico variabile avente linee di campo L che si propagano con andamento sostanzialmente anulare all'interno del cristallizzatore 12, disposte su piani radiali passanti per un suo asse verticale H, e per rilevare un campo magnetico di reazione generato come verrà descritto in seguito. The winding 23 (fig. 1) is designed to generate a variable magnetic field having field lines L which propagate with a substantially annular course inside the crystallizer 12, arranged on radial planes passing through its vertical axis H, and to detect a magnetic reaction field generated as will be described below.

Al fine di intensificare il campo magnetico all'interno del cristallizzatore 12, e quindi nell'acciaio fuso M, e di minimizzare la dispersione delle linee di campo verso la zona esterna al di sopra del cristallizzatore, risulta vantaggioso prevedere che il profilato chiuso 20 e la flangia di chiusura 22 siano realizzate in rame, mentre il coperchio di protezione 21 sia di acciaio inossidabile del tipo vantaggiosamente austenitico ed abbia uno spessore molto sottile, ad esempio una lamiera, in modo da minimizzare l'effetto schermante sui campi magnetici variabili di misura. Per la stessa ragione il coperchio di protezione 21 Ã ̈ provvisto di intagli 27 ricavati equispaziati su tutto il suo sviluppo circonferenziale, sia sul lato orizzontale che sul lato verticale. In order to intensify the magnetic field inside the crystallizer 12, and therefore in the molten steel M, and to minimize the dispersion of the field lines towards the external zone above the crystallizer, it is advantageous to provide that the closed section 20 and the closing flange 22 are made of copper, while the protective cover 21 is of stainless steel of the advantageously austenitic type and has a very thin thickness, for example a sheet, so as to minimize the shielding effect on the variable magnetic fields of measurement . For the same reason, the protective cover 21 is provided with notches 27 obtained equally spaced along its entire circumferential development, both on the horizontal and vertical sides.

Gli intagli 27, complanari con le linee di campo L, sono predisposti per evitare la circolazione di correnti parassite nel coperchio di protezione 21, generate sia per effetto del campo magnetico variabile emesso dall'avvolgimento di eccitazione/ricezione 23 sia per effetto del campo magnetico di reazione indotto nel metallo liquido. The notches 27, coplanar with the field lines L, are designed to avoid the circulation of eddy currents in the protective cover 21, generated both by the effect of the variable magnetic field emitted by the excitation / reception winding 23 and by the effect of the magnetic field reaction induced in the liquid metal.

L'avvolgimento di eccitazione/ricezione 23 à ̈ inoltre collegato, ad esempio mediante un cavo elettrico o un cavo di comunicazione dati, ad una unità di comando e controllo 29, per ricevere alimentazione elettrica in frequenza e per trasferire i dati rilevati e permettere, con modalità che verranno descritte nel seguito, una successiva elaborazione di stima del livello dell'acciaio fuso nel cristallizzatore 12. The excitation / reception winding 23 is also connected, for example by means of an electric cable or a data communication cable, to a command and control unit 29, to receive frequency electric power and to transfer the detected data and allow, in a manner that will be described below, a subsequent estimation of the level of molten steel in the crystallizer 12.

Il dispositivo 10 viene posto in prossimità dei mezzi di raffreddamento delle pareti del cristallizzatore 12, non rappresentati nelle figure, i quali provvedono a raffreddare il dispositivo stesso evitando suoi surriscaldamenti. The device 10 is placed in proximity to the means for cooling the walls of the crystallizer 12, not shown in the figures, which provide for cooling the device itself avoiding its overheating.

In un'altra forma di realizzazione, à ̈ possibile prevedere che il dispositivo 10 comprenda mezzi di raffreddamento disposti all'interno della cavità tubolare 25 o esternamente alla struttura scatolare 19 per evitare il suo surriscaldamento. In another embodiment, it is possible to provide that the device 10 comprises cooling means arranged inside the tubular cavity 25 or outside the box-like structure 19 to avoid its overheating.

In una particolare forma di realizzazione, il dispositivo 10 può comprendere inoltre anche un accelerometro 30, di tipo noto, montato in prossimità del profilato chiuso 20, in maniera solidale ad essa, e collegato all'unità di comando e controllo 29 mediante un cavo elettrico o un cavo di trasmissione dati. In a particular embodiment, the device 10 can also comprise also an accelerometer 30, of a known type, mounted in proximity to the closed section 20, integral with it, and connected to the command and control unit 29 by means of an electric cable or a data transmission cable.

L 'accelerometro 30 à ̈ predisposto per rilevare il movimento di oscillazione del corpo lingottiera 11 e per trasmettere un segnale con le informazioni relative a detto movimento all'unità di comando e controllo 29. The accelerometer 30 is designed to detect the oscillation movement of the mold body 11 and to transmit a signal with the information relating to said movement to the command and control unit 29.

In una variante di realizzazione (fig. 3), il dispositivo 10 anziché essere provvisto di un unico avvolgimento di eccitazione/ricezione 23, comprende rispettivamente un primo avvolgimento di eccitazione 123 ed un secondo avvolgimento di ricezione 124, concentrico al precedente, le spire dei quali hanno una distribuzione prevalentemente verticale all'interno della cavità tubolare 25. In a variant embodiment (fig. 3), the device 10 instead of being provided with a single excitation / reception winding 23, comprises respectively a first excitation winding 123 and a second reception winding 124, concentric to the previous one, the turns of which they have a predominantly vertical distribution inside the tubular cavity 25.

In particolare l'avvolgimento di eccitazione 123 à ̈ disposto in prossimità del lato verticale del profilato chiuso 20, mentre l'avvolgimento di ricezione 124 à ̈ disposto internamente all'avvolgimento di eccitazione 123 in prossimità del lato verticale del coperchio di protezione 21 e quindi aggettante verso l'interno del cristallizzatore 12. In particular, the excitation winding 123 is arranged near the vertical side of the closed section 20, while the receiving winding 124 is arranged inside the excitation winding 123 near the vertical side of the protective cover 21 and therefore projecting towards the inside of the crystallizer 12.

Sia l'avvolgimento di eccitazione 123 sia l'avvolgimento di ricezione 124 sono collegati all'unità di comando e controllo 29 con le modalità sopra descritte. Both the excitation winding 123 and the receiving winding 124 are connected to the command and control unit 29 in the manner described above.

In un'ulteriore forma di realizzazione (fig. 4), l'avvolgimento di eccitazione 123 e l'avvolgimento di ricezione 124 hanno una distribuzione sostanzialmente orizzontale, ovvero radiale, e rispettivamente, il primo à ̈ posto in prossimità della flangia di chiusura 22 ed il secondo à ̈ posto in prossimità del lato orizzontale del profilato chiuso 20. In a further embodiment (fig. 4), the excitation winding 123 and the receiving winding 124 have a substantially horizontal distribution, i.e. radial, and respectively, the first is placed in proximity to the closing flange 22 and the second is placed near the horizontal side of the closed section 20.

In un'altra forma di realizzazione ancora (fig. In yet another embodiment (fig.

5), e simile a quanto descritto con riferimento a fig. 4, l'avvolgimento di ricezione 124 à ̈ sostanzialmente concentrato in prossimità dello spigolo del coperchio di protezione 21 ovvero in prossimità della zona aggettante direttamente verso l'interno del cristallizzatore 12. 5), and similar to that described with reference to fig. 4, the receiving winding 124 is substantially concentrated near the edge of the protective cover 21 or near the area projecting directly towards the inside of the crystallizer 12.

Il funzionamento del dispositivo 10 (fig. 1) per la lettura di livello secondo il presente trovato viene di seguito descritto. The operation of the device 10 (fig. 1) for level reading according to the present invention is described below.

La rilevazione del livello di acciaio fuso all'interno della lingottiera 11 prevede l'alimentazione, mediante l'unità di comando e controllo 29, dell'avvolgimento di eccitazione/ricezione 23 o dell'avvolgimento di eccitazione 123 con corrente elettrica variabile, vantaggiosamente alternata, per generare un campo magnetico in frequenza avente linee di campo L che si propagano, tra l'altro, all'interno dell'acciaio fuso . The detection of the level of molten steel inside the mold 11 provides for the feeding, by means of the command and control unit 29, of the excitation / reception winding 23 or of the excitation winding 123 with variable electric current, advantageously alternating , to generate a frequency magnetic field having field lines L which propagate, inter alia, within the molten steel.

Dato che l'avvolgimento 23 o 123 si sviluppa attorno alla lingottiera 11, il campo magnetico generato interessa uniformemente l'acciaio liquido presente all'interno del cristallizzatore 12, consentendo di ottenere un'indicazione precisa del livello medio di metallo liquido. Since the winding 23 or 123 develops around the mold 11, the magnetic field generated uniformly affects the liquid steel present inside the crystallizer 12, allowing a precise indication of the average level of liquid metal to be obtained.

Le linee di campo L, interagendo con l'acciaio fuso M, generano con modalità note, correnti indotte 31 di frequenza correlata a quella delle correnti di alimentazione degli avvolgimenti 23, 123 e di intensità correlata con la distanza del menisco dal dispositivo 10. The field lines L, interacting with the molten steel M, generate induced currents 31 with a frequency correlated to that of the power supply currents of the windings 23, 123 and with an intensity correlated with the distance of the meniscus from the device 10.

Le correnti indotte 31 nell'acciaio fuso M, a loro volta, generano un campo magnetico di reazione, isofrequenziale con le correnti 31, avente linee di campo K che in parte si concatenano con l'avvolgimento 23 o con l'avvolgimento di ricezione 124. The induced currents 31 in the molten steel M, in turn, generate a magnetic reaction field, isofrequential with the currents 31, having field lines K which partly concatenate with the winding 23 or with the receiving winding 124 .

Nello specifico, l'intensità del campo magnetico di reazione che si concatena con l'avvolgimento di ricezione 124 à ̈ funzione del livello di acciaio fuso M contenuto nella lingottiera 11. Specifically, the intensity of the reaction magnetic field that is linked with the receiving winding 124 is a function of the level of molten steel M contained in the mold 11.

Invece, la fase del campo magnetico di reazione à ̈ correlata alle proprietà elettriche e magnetiche del materiale conduttore nel quale si genera il campo magnetico di reazione. Instead, the phase of the reaction magnetic field is related to the electrical and magnetic properties of the conductive material in which the magnetic field of reaction is generated.

La caratteristica di fase consente di discriminare il campo magnetico di reazione concatenato con le correnti indotte nell'acciaio fuso rispetto a quello concatenato con le correnti indotte circolanti nelle pareti interne del cristallizzatore 11 in rame, anch'esso inevitabilmente investito dal campo prodotto dall'avvolgimento di eccitazione 23, 123. The phase characteristic allows to discriminate the reaction magnetic field linked with the induced currents in the molten steel compared to the one linked with the induced currents circulating in the internal walls of the copper crystallizer 11, which is also inevitably invested by the field produced by the winding of excitement 23, 123.

L'intensità e la fase del campo magnetico di reazione vengono rilevate dall'unità di comando e controllo 29 con tecniche e metodologie note. The intensity and phase of the reaction magnetic field are detected by the command and control unit 29 with known techniques and methodologies.

Nel caso di un unico avvolgimento di eccitazione/ricezione la misura del livello si ottiene rilevando l'impedenza complessa di detto avvolgimento. In the case of a single excitation / reception winding, the level measurement is obtained by measuring the complex impedance of said winding.

Nel caso di avvolgimenti di eccitazione 123 e ricezione 124 separati, si rilevano invece le caratteristiche di ampiezza e fase del segnale captato dall'avvolgimento di ricezione 124 riferite a quelle della corrente che alimenta l'avvolgimento di eccitazione 123. In the case of separate excitation windings 123 and reception 124, on the other hand, the amplitude and phase characteristics of the signal picked up by the reception winding 124 refer to those of the current which feeds the excitation winding 123.

Dato che il campo magnetico generato interessa anche le pareti di rame del cristallizzatore 12, e che anche in esso si instaurano correnti indotte, all'unità di comando e controllo perverrà anche un contributo che non ha relazione alcuna con il livello dell'acciaio nella lingottiera 11. In particolare, questo contributo à ̈ fortemente influenzato dalla temperatura della parte di cristallizzatore 12 che si trova al di sopra del menisco dell'acciaio liquido, contributo che, se non adeguatamente separato e neutralizzato, può falsare la misura del livello del metallo liquido. Tuttavia, come già detto, il contributo al segnale in ricezione derivante dalle correnti indotte nel rame del cristallizzatore ha una caratteristica di fase diversa rispetto a quella dell'acciaio per cui à ̈ possibile effettuare, con tecniche di demodulazione note, la separazione di tale contributo per eliminare la corrispondente componente fonte di errore di misura. Given that the magnetic field generated also affects the copper walls of the crystallizer 12, and that induced currents are also established in it, the command and control unit will also receive a contribution that has no relation to the level of the steel in the mold. 11. In particular, this contribution is strongly influenced by the temperature of the part of the crystallizer 12 which is located above the meniscus of the liquid steel, a contribution which, if not properly separated and neutralized, can distort the measurement of the liquid metal level. . However, as already mentioned, the contribution to the received signal deriving from the currents induced in the copper of the crystallizer has a different phase characteristic compared to that of the steel, therefore it is possible to carry out, with known demodulation techniques, the separation of this contribution. to eliminate the corresponding component source of measurement error.

La rilevazione, inoltre, non risulta falsata anche nel caso in cui sul menisco dell'acciaio fuso venga distribuito un eventuale strato di polvere "P" con funzione protettiva ed antiossidante. Infatti la polvere di colata à ̈ tipicamente non conduttiva per cui in essa non possono circolare correnti indotte. Furthermore, the detection is not distorted even in the case in which a possible layer of powder "P" with protective and antioxidant function is distributed on the meniscus of the molten steel. In fact, the casting powder is typically non-conductive and therefore induced currents cannot circulate in it.

Secondo un'ulteriore forma realizzativa, per aumentare l'affidabilità di rilevamento del livello si può sfruttare anche l'oscillazione del corpo lingottiera 11. In tal caso, oltre al rilevamento ottenuto sfruttando le caratteristiche di ampiezza e fase del campo magnetico variabile generato dalla corrente che alimenta gli avvolgimenti 23, 123, si potrà osservare e misurare la profondità, ovvero l'intensità, della modulazione prodotta sul segnale variabile ricevuto per effetto del moto di oscillazione della lingottiera 11. La modulazione dell'ampiezza del segnale ricevuto à ̈ determinata dal fatto che il dispositivo rilevatore 10 oscilla in modo solidale con la lingottiera 11 e di conseguenza la sua distanza dal menisco si modifica continuamente con la stessa legge di oscillazione. Il movimento di oscillazione della lingottiera 11 ha una frequenza molto più bassa di quella del segnale variabile, a titolo esemplificativo nell'ordine dei 2 Hz, ed à ̈ facilmente rilevabile e distinguibile . According to a further embodiment, to increase the level detection reliability it is also possible to exploit the oscillation of the mold body 11. In this case, in addition to the detection obtained by exploiting the amplitude and phase characteristics of the variable magnetic field generated by the current which feeds the windings 23, 123, it will be possible to observe and measure the depth, or the intensity, of the modulation produced on the variable signal received due to the oscillation motion of the mold 11. The modulation of the amplitude of the received signal is determined by the fact that the detector device 10 oscillates integrally with the mold 11 and consequently its distance from the meniscus changes continuously with the same law of oscillation. The oscillation movement of the mold 11 has a much lower frequency than that of the variable signal, by way of example in the order of 2 Hz, and is easily detectable and distinguishable.

Per facilitare il rilevamento del segnale modulante, Ã ̈ conveniente acquisire le caratteristiche di ampiezza e fase del moto oscillatorio con un accelerometro 30, installato solidale alla lingottiera 11. To facilitate the detection of the modulating signal, it is convenient to acquire the amplitude and phase characteristics of the oscillatory motion with an accelerometer 30, installed integral with the mold 11.

In questo caso, l'ampiezza della modulazione non à ̈ influenzata da componenti di disturbo dovute alla presenza del cristallizzatore, perchà ̈ quest'ultimo oscilla rigidamente con il dispositivo 10, e dipende unicamente dalla distanza del menisco dal dispositivo 10, ovvero dal livello medio del metallo liquido. In this case, the amplitude of the modulation is not influenced by disturbing components due to the presence of the crystallizer, because the latter oscillates rigidly with the device 10, and depends solely on the distance of the meniscus from the device 10, i.e. from the average level liquid metal.

In questo caso, date le basse frequenze del segnale rilevato e per garantire un tempo di rilevazione e di risposta sufficientemente breve, l'unità di comando e controllo 29 à ̈ provvista di un modulo di predizione, ad esempio del tipo Kalman, che effettua una stima e, fornisce il valore del livello in un tempo inferiore rispetto al periodo di oscillazione del corpo lingottiera 11. In this case, given the low frequencies of the detected signal and to ensure a sufficiently short detection and response time, the command and control unit 29 is equipped with a prediction module, for example of the Kalman type, which performs a estimates e, provides the level value in a shorter time than the period of oscillation of the mold body 11.

È chiaro che al dispositivo per la rilevazione del livello di metallo liquido in una attrezzatura di colata e relativo procedimento fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall'ambito del presente trovato. It is clear that modifications and / or additions of parts may be made to the device for detecting the liquid metal level in a casting equipment and the relative procedure described up to now, without thereby departing from the scope of the present invention.

È anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, una persona esperta del ramo potrà senz'altro realizzare molte altre forme equivalenti di dispositivo per la rilevazione del livello di metallo liquido in una attrezzatura di colata e relativo procedimento, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell'ambito di protezione da esse definito. It is also clear that, although the present invention has been described with reference to some specific examples, a person skilled in the art will certainly be able to realize many other equivalent forms of device for detecting the liquid metal level in a casting equipment and relative process, having the characteristics expressed in the claims and therefore all falling within the scope of protection defined by them.

Claims (12)

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per la rilevazione del livello di metallo liquido (M) in una attrezzatura di colata (11) che comprende almeno un cristallizzatore (12), caratterizzato dal fatto che comprende una struttura scatolare (19) disposta solidale all'estremità superiore del cristallizzatore (12), che si estende perifericamente ad esso per almeno una parte della sua estensione perimetrale, ed à ̈ provvista di una cavità (25) all'interno della quale, per almeno una parte sostanziale della sua estensione perimetrale, viene disposto, sporgente almeno parzialmente verso l'interno di detto cristallizzatore (12), almeno un mezzo di generazione e di rilevazione (23; 123, 124) di campo magnetico variabile predisposto per generare un campo magnetico variabile (L) che si diffonde almeno parzialmente in detto metallo liquido (M), per generare in esso correnti indotte (31), e per rilevare un segnale di un campo magnetico di reazione (K), generato da dette correnti indotte (31), e rendere disponibile detto segnale ad una unità di comando e controllo (29) predisposta per elaborare detto segnale e determinare il livello di metallo liquido (M). presente nel cristallizzatore (12). CLAIMS 1. Device for detecting the level of liquid metal (M) in a casting equipment (11) which comprises at least one crystallizer (12), characterized in that it comprises a box-like structure (19) arranged integral with the upper end of the crystallizer (12), which extends peripherally to it for at least a part of its perimeter extension, and is provided with a cavity (25) inside which, for at least a substantial part of its perimeter extension, it is arranged, protruding at least partially towards the inside of said crystallizer (12), at least one means for generating and detecting (23; 123, 124) of a variable magnetic field arranged to generate a variable magnetic field (L) which diffuses at least partially in said liquid metal (M), to generate in it induced currents (31), and to detect a signal of a magnetic reaction field (K), generated by said induced currents (31), and to make available said signal to a command and control unit (29) arranged to process said signal and determine the liquid metal level (M). present in the crystallizer (12). 2. Dispositivo come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta struttura scatolare (19) occupa 1'intera estensione perimetrale dell'estremità superiore di detto cristallizzatore (12), e la cavità (25) definita da essa à ̈ chiusa e tubolare. 2. Device as in claim 1, characterized in that said box-like structure (19) occupies the entire perimeter extension of the upper end of said crystallizer (12), and the cavity (25) defined by it is closed and tubular. 3. Dispositivo come nella rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto mezzo di generazione e di rilevazione di campo magnetico comprende un avvolgimento di eccitazione/ricezione (23), le cui spire si avvolgono in detta cavità (25) circondando almeno parzialmente detto cristallizzatore (12). 3. Device as in claim 1 or 2, characterized in that said magnetic field generation and detection means comprises an excitation / reception winding (23), the turns of which wind in said cavity (25), at least partially surrounding said crystallizer (12). 4. Dispositivo come nella rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto mezzo di generazione e di rilevazione comprende un avvolgimento di eccitazione (123) ed un avvolgimento di ricezione (124) entrambi aventi spire che si avvolgono in detta cavità chiusa (25) e circondano almeno parzialmente detto cristallizzatore (12). 4. Device as in claim 1 or 2, characterized in that said generating and sensing means comprises an excitation winding (123) and a receiving winding (124) both having turns that wind in said closed cavity (25) and at least partially surround said crystallizer (12). 5. Dispositivo come nella rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto avvolgimento di ricezione (124) à ̈ disposto sporgente verso l'interno di detto cristallizzatore (12). 5. Device as in claim 4, characterized in that said receiving winding (124) is arranged protruding towards the inside of said crystallizer (12). 6. Dispositivo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta struttura scatolare (19) comprende un profilato chiuso (20), con sezione sostanzialmente ad L disposto all'estremità superiore di detto cristallizzatore (12), una flangia di chiusura (22) disposta superiormente a detto profilato chiuso (20) ed un coperchio di protezione (21) disposto fra detto profilato chiuso (20) e detta flangia di chiusura (22), sporgente verso l'interno di detto cristallizzatore (12), e predisposto per definire assieme a detta flangia di chiusura (22) ed a detto profilato chiuso (20), detta cavità (25). 6. Device as in any one of the preceding claims, characterized in that said box-like structure (19) comprises a closed profile (20), with a substantially L-shaped section arranged at the upper end of said crystallizer (12), a closing flange (22) arranged above said closed section (20) and a protective cover (21) arranged between said closed section (20) and said closing flange (22), protruding towards the inside of said crystallizer (12), and arranged to define together with said closing flange (22) and said closed section (20), said cavity (25). 7. Dispositivo come nella rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto coperchio di protezione (21) à ̈ provvisto di intagli (27) trasversali alla sua estensione perimetrale, predisposti per evitare la formazione di correnti parassite di disturbo. 7. Device as in claim 6, characterized in that said protective cover (21) is provided with notches (27) transversal to its perimeter extension, designed to avoid the formation of disturbing eddy currents. 8. Dispositivo come nella rivendicazione 6 o 7, caratterizzato dal fatto che detto profilato chiuso (20) e detta flangia di chiusura (22) sono realizzate in rame. 8. Device as in claim 6 or 7, characterized in that said closed section (20) and said closing flange (22) are made of copper. 9. Dispositivo come in una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 8, caratterizzato dal fatto che detto coperchio di protezione (21) à ̈ realizzato con una lamiera preformata di acciaio vantaggiosamente austenitico. 9. Device as in any one of claims 6 to 8, characterized in that said protective cover (21) is made of a pre-formed sheet of advantageously austenitic steel. 10. Dispositivo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende un sensore (30) di rilevamento dell'oscillazione di detta attrezzatura di colata (11) per determinare l'ampiezza, la frequenza e la fase di oscillazione. Device as in any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a sensor (30) for detecting the oscillation of said casting equipment (11) for determining the amplitude, frequency and phase of oscillation. 11. Procedimento per la rilevazione del livello di metallo liquido in una attrezzatura di colata (11) comprendente almeno un cristallizzatore (12) in cui viene colato detto metallo liquido (M), caratterizzato dal fatto che comprende una fase di generazione di un campo magnetico variabile avente linee di campo (L) che si propagano almeno parzialmente in detto metallo fuso (M) per indurre in esso correnti indotte (31), detto campo magnetico variabile essendo generato mediante almeno un mezzo di generazione e di rilevazione di campo magnetico (23; 123, 124) variabile predisposto in una struttura scatolare (19) che à ̈ disposta solidale all'estremità superiore di detto cristallizzatore (12) e che si estende, assieme a detto mezzo di generazione e di rilevazione di campo magnetico (23; 123, 124), perifericamente ad esso per almeno una parte sostanziale della sua estensione perimetrale, in cui almeno parte di detto mezzo di generazione e rilevazione (23; 123) à ̈ sporgente verso l'interno del cristallizzatore (12); ed una fase di rilevazione di un segnale di campo magnetico di reazione generato da dette correnti indotte (31) per fornirlo ad una unità di comando e controllo (29) che elabora detto segnale e determina il livello di metallo liquido (M) presente nel cristallizzatore (12). 11. Process for detecting the liquid metal level in a casting equipment (11) comprising at least one crystallizer (12) in which said liquid metal (M) is poured, characterized in that it comprises a step for generating a magnetic field variable having field lines (L) that propagate at least partially in said molten metal (M) to induce induced currents therein (31), said variable magnetic field being generated by at least one magnetic field generating and sensing means (23 ; 123, 124) variable arranged in a box-like structure (19) which is arranged integral with the upper end of said crystallizer (12) and which extends, together with said magnetic field generation and detection means (23; 123 , 124), peripherally to it for at least a substantial part of its perimeter extension, in which at least part of said generation and detection means (23; 123) protrudes inwards d el crystallizer (12); and a step for detecting a reaction magnetic field signal generated by said induced currents (31) to supply it to a command and control unit (29) which processes said signal and determines the level of liquid metal (M) present in the crystallizer (12). 12. Procedimento come nella rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che durante detta fase di rilevazione di detto segnale di campo magnetico di reazione, viene effettuata una misura della variazione di impedenza di detto mezzo di generazione e rilevazione di campo magnetico che comprende un avvolgimento di emissione/ricezione (23, 124).12. Process as in claim 11, characterized in that during said phase of detection of said reaction magnetic field signal, a measurement of the impedance variation of said magnetic field generation and detection means is carried out which comprises an emission winding / reception (23, 124).
ITUD2010A000159A 2010-08-09 2010-08-09 DEVICE FOR DETECTION OF LIQUID METAL LEVEL IN A CASTING EQUIPMENT AND ITS PROCEDURE IT1401387B1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITUD2010A000159A IT1401387B1 (en) 2010-08-09 2010-08-09 DEVICE FOR DETECTION OF LIQUID METAL LEVEL IN A CASTING EQUIPMENT AND ITS PROCEDURE
US13/814,916 US9404786B2 (en) 2010-08-09 2011-08-08 Device to detect the level of liquid metal in a casting apparatus and relative method
EP11773821.1A EP2603336B1 (en) 2010-08-09 2011-08-08 Device to detect the level of liquid metal in a casting apparatus and relative method
PCT/IB2011/001828 WO2012020298A2 (en) 2010-08-09 2011-08-08 Device to detect the level of liquid metal in a casting apparatus and relative method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITUD2010A000159A IT1401387B1 (en) 2010-08-09 2010-08-09 DEVICE FOR DETECTION OF LIQUID METAL LEVEL IN A CASTING EQUIPMENT AND ITS PROCEDURE

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ITUD20100159A1 true ITUD20100159A1 (en) 2012-02-10
IT1401387B1 IT1401387B1 (en) 2013-07-18

Family

ID=43533007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ITUD2010A000159A IT1401387B1 (en) 2010-08-09 2010-08-09 DEVICE FOR DETECTION OF LIQUID METAL LEVEL IN A CASTING EQUIPMENT AND ITS PROCEDURE

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9404786B2 (en)
EP (1) EP2603336B1 (en)
IT (1) IT1401387B1 (en)
WO (1) WO2012020298A2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL3259565T3 (en) * 2015-02-20 2022-01-10 Ergolines Lab S.R.L. Measuring method, system and sensor for a continuous casting machine
DE102017111722A1 (en) * 2017-05-30 2018-12-06 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. METHOD AND DEVICE FOR CHARACTERIZING AN OBJECT, METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING A COMPOSITION OF AN OBJECT, AND METHOD AND DEVICE FOR DETECTING AN ELECTRICALLY CONDUCTIVE AND / OR MAGNETIC PERMEABLE OBJECT

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3670801A (en) * 1970-01-16 1972-06-20 Borg Warner Continuous casting mold level control
US4212342A (en) * 1977-09-19 1980-07-15 Concast Ag Method and apparatus for regulating the bath level of a continuous casting mold
JPS57170026U (en) * 1981-04-20 1982-10-26
JPS58101143U (en) * 1981-12-28 1983-07-09 住友重機械工業株式会社 mold level meter
JPS60216959A (en) * 1984-04-13 1985-10-30 Nippon Steel Corp Detection of level of continuous casting mold
JPS6176914A (en) * 1984-09-21 1986-04-19 Sumitomo Heavy Ind Ltd Cooling device of molten bath level meter coil in electromagnetic mold
JPS61221620A (en) * 1985-03-27 1986-10-02 Sumitomo Metal Ind Ltd Coil cooling device for electromagnetic level gauge for molten metal in mold
EP0312799A1 (en) * 1987-10-21 1989-04-26 CEDA S.p.A. COSTRUZIONI ELETTROMECCANICHE E DISPOSITIVI D'AUTOMAZIONE Device to measure the level of liquid metal in a crystallizer of a continuous casting ingot mould

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LU80410A1 (en) * 1978-10-25 1980-05-07 Arbed METHOD FOR MEASURING THE LEVEL OF METALS IN CONTAINERS, ESPECIALLY IN CONTINUOUS CASTING CHILLERS
DE3271611D1 (en) * 1981-03-18 1986-07-17 Arbed Method and device for measuring the filling level in continuous-casting moulds
JPS57170026A (en) 1981-04-08 1982-10-20 Nippon Electric Co Power source monitoring device
JPS58101143A (en) 1981-12-10 1983-06-16 Hitachi Chem Co Ltd Molding material of thermosetting resin
DE69025445T2 (en) * 1989-09-19 1996-09-05 Nippon Steel Corp Method and device for determining a melt level
US6293142B1 (en) * 1998-08-14 2001-09-25 Mts Systems Corporation Electromagnetic method of liquid level monitoring
EP1133678B1 (en) * 1999-07-16 2007-02-07 POHANG IRON & STEEL CO., LTD. Apparatus and method for measuring the molten metal level in electromagnetic continuous casting
DE10024353A1 (en) * 2000-05-17 2001-12-13 Endress Hauser Gmbh Co Method and device for determining the fill level of a medium in a container
FR2816403B1 (en) * 2000-11-08 2002-12-20 Commissariat Energie Atomique DEVICE FOR ELECTROMAGNETIC DETECTION OF THE LEVEL OF A MATERIAL WHICH IS CONDUCTIVE OR MADE CONDUCTIVE, IN PARTICULAR MOLTEN GLASS
US6577118B2 (en) * 2001-02-02 2003-06-10 B.D.H. Industries Inc. System and method for measuring liquid metal levels or the like
EP1229313A3 (en) * 2001-02-02 2003-09-03 Bdh Industries Inc. System and method for measuring liquid metal level
NO20011620L (en) * 2001-03-29 2002-09-30 Hammer As Method and apparatus for monitoring chemical reactions
US7255004B2 (en) * 2004-09-13 2007-08-14 United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Wireless fluid level measuring system
ITPN20060005A1 (en) * 2006-01-27 2007-07-28 Ergoline S Lab S R L PROCEDURE AND DEVICE FOR THE MEASUREMENT AND CONTROL OF THE HEIGHT OF LIQUID METAL IN A CRYSTALLIZER.
US8482298B2 (en) * 2006-12-18 2013-07-09 Schrader Electronics Ltd. Liquid level and composition sensing systems and methods using EMF wave propagation
US7814786B2 (en) * 2007-01-17 2010-10-19 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Wireless sensing system for non-invasive monitoring of attributes of contents in a container
FR2945118B1 (en) * 2009-04-29 2011-06-17 Avemis SENSOR AND METHOD FOR MEASURING THE LEVEL OF THE SURFACE OF A LIQUID PHASE METAL

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3670801A (en) * 1970-01-16 1972-06-20 Borg Warner Continuous casting mold level control
US4212342A (en) * 1977-09-19 1980-07-15 Concast Ag Method and apparatus for regulating the bath level of a continuous casting mold
JPS57170026U (en) * 1981-04-20 1982-10-26
JPS58101143U (en) * 1981-12-28 1983-07-09 住友重機械工業株式会社 mold level meter
JPS60216959A (en) * 1984-04-13 1985-10-30 Nippon Steel Corp Detection of level of continuous casting mold
JPS6176914A (en) * 1984-09-21 1986-04-19 Sumitomo Heavy Ind Ltd Cooling device of molten bath level meter coil in electromagnetic mold
JPS61221620A (en) * 1985-03-27 1986-10-02 Sumitomo Metal Ind Ltd Coil cooling device for electromagnetic level gauge for molten metal in mold
EP0312799A1 (en) * 1987-10-21 1989-04-26 CEDA S.p.A. COSTRUZIONI ELETTROMECCANICHE E DISPOSITIVI D'AUTOMAZIONE Device to measure the level of liquid metal in a crystallizer of a continuous casting ingot mould

Also Published As

Publication number Publication date
IT1401387B1 (en) 2013-07-18
EP2603336A2 (en) 2013-06-19
WO2012020298A3 (en) 2012-04-05
WO2012020298A2 (en) 2012-02-16
US20130147465A1 (en) 2013-06-13
US9404786B2 (en) 2016-08-02
EP2603336B1 (en) 2014-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4887798A (en) Device for detecting slag flowing with molten metal through an outlet opening in a metallurgical vessel
CA1120235A (en) Method and apparatus for regulating the bath level in a continuous casting mould by means of alternating electro-magnetic fields
US4279149A (en) Process for measuring the level of metal in vessels, especially in continuous casting molds
IT8922177A1 (en) METAL DETECTOR USING A MAGNETIC FIELD INDUCED BY EDGE CURRENT
RU2517771C2 (en) Sensor and method to measure level of surface of metal in liquid phase
ITUD20100159A1 (en) DEVICE FOR DETECTION OF LIQUID METAL LEVEL IN A CASTING EQUIPMENT AND ITS PROCEDURE
JPS5877758A (en) Method of monitoring continuous casting mold during work
JP2006192473A (en) Method for measuring level of molten steel in casting mold of continuous casting facility
JP2018114548A (en) Method and apparatus for measuring molten-steel flow rate in immersion nozzle, continuous casting tundish, and method for continuously casting bilayer cast piece
US4796687A (en) Liquid/solid interface monitoring during direct chill casting
CN102388300A (en) Cast piece surface temperature measuring device and cast piece surface temperature measuring method
JPH08211083A (en) Method and device for measuring flow velocity
ITUD20100139A1 (en) DEVICE FOR LEVEL DETECTION IN A CASTING EQUIPMENT AND ITS RELEVANT DETECTION PROCEDURE
JPS58150826A (en) Method for measuring surface level of molten steel
US20110254544A1 (en) Method and device for measuring the layer thickness of partially solidified melts
US9383247B2 (en) Level measurements in metallurgical vessels
JPS60127060A (en) Measuring device for level of molten metal surface
JPH0810923A (en) Instrument for measuring molten metal surface level
CN103901484B (en) Metal sensor detection means
SU723383A1 (en) Meter of metal level in electromagnetic open-ended mold
EP2379248B1 (en) A continuous casting device
RU2456118C1 (en) Method for control over liquid metal or slag bath level in mould and device to this end
KR20110120604A (en) Device for sensing lever for continuous casting mold
IT201800006751A1 (en) APPARATUS AND METHOD OF CONTROL OF CONTINUOUS CASTING
KR100405525B1 (en) Surface Detection Device in Electromagnetic Continuous Casting